CN108396737A - 加固湿土地基的水泥土搅拌桩材料 - Google Patents

加固湿土地基的水泥土搅拌桩材料 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种加固湿土地基的水泥土搅拌桩材料，包括主料和辅料，所述主料为包括水泥、偏高岭土、生石灰、减水剂、水玻璃和碳酸钠，所述辅料包括粗工业废弃物或建筑垃圾；其中，主料为需加固的湿土质量的10％～20％，辅料为需加固的湿土质量的30％～50％，水泥掺量为主料质量的44.4％～61.5％，偏高岭土的质量为水泥的20％～25％，生石灰为主料质量的18.4％～48.6％，减水剂为水泥质量的0.4％～1.2％，水玻璃为水泥质量的0.5％～1.5％，碳酸钠为水泥质量的1％～5％。本发明水泥用量少，强度高，节约成本。

Description

加固湿土地基的水泥土搅拌桩材料
技术领域
本发明涉及地基材料，具体涉及一种加固湿土地基的水泥土搅拌桩材料。
背景技术
水泥土搅拌桩复合地基加固技术常用来加固软黏土地基，通常采用水泥作为固化剂，通过特制的搅拌机械，在地基深处将软土和固化剂强制搅拌，利用固化剂和软土之间所产生的一系列物理化学反应，使软土硬结成具有整体性、水稳性和设定强度的优质地基，目前水泥搅拌桩通常将水泥与其他掺合料进行混合，后采用干法或者湿法进行固化，从而提高复合地基的强度。但目前水泥搅拌桩中存在水泥的用量较大，成本较高，且在软弱地基的处理过程中存在强度较低等问题。
发明内容
发明目的：本发明的目的是提供一种加固湿土地基的水泥土搅拌桩材料，解决加固湿土地基的搅拌桩材料水泥用量比较大，强度低，成本较高的问题。
技术方案：本发明所述加固湿土地基的水泥土搅拌桩材料，包括主料和辅料，所述主料为包括水泥、偏高岭土、生石灰、减水剂、水玻璃和碳酸钠，所述辅料包括粗工业废弃物；其中，主料为需加固的湿土质量的10％～20％，辅料为需加固的湿土质量的30％～50％，水泥掺量为主料质量的44.4％～61.5％，偏高岭土的质量为水泥的，生石灰为主料质量的18.4％～48.6％，减水剂为水泥质量的0.4％～1.2％，水玻璃为水泥质量的0.5％～1.5％，碳酸钠为水泥质量的1％～5％，粗工业废弃物的颗粒粒径指直径大于0.045mm的颗粒。
其中，水泥与偏高岭土的质量比为4:1。所述减水剂为聚羧酸减水剂。
为了给胶凝材料提供碱性环境，使其更好地进行水化作用，所述粗工业废物为碱性材，可以是碱性粗粉煤灰、粗水渣、粗矿渣、碱渣中的至少一种。
为了使得该水泥土具有足够的流动性，能够直接泵送进行施工，辅料的掺入量在50％以下，且粒径为0.045～2mm，2～4mm和大于4mm的颗粒，分别占辅料总质量的67.4％，27.8％和4.8％。
一种用加固湿土地基的水泥土搅拌桩材料加固湿土地基的施工方法，包括以下步骤：
(1)平整场地，搅拌桩桩机移动指定桩位并对中；
(2)调整导向架垂直度
(3)启动搅拌桩桩机，搅拌土体，以下沉速度0.38-0.75m/min使得搅拌头下沉至底部设计标高；
(4)在搅拌桩桩机预搅下沉时，后台拌制混合浆液，确定合适的水泥掺入量，然后向水泥中添加相应份量的偏高岭土、生石灰、聚羧酸、水玻璃、碳酸钠和粗工业废弃物，然后加入适量水，将它们充分混合搅拌，使其达到均匀状态；
(5)搅拌桩桩桩机下沉到设计深度后，开启灰浆泵，通过管路将步骤(4)中的混合浆液送入搅拌桩机中，喷射搅拌浆液，施工过程中控制上提速度为0.3～0.5m/min，喷浆流量为0.05～0.1m3/min；重复搅拌下沉以及提升2-4次，保证搅拌桩的均匀；
(6)施工完成一根桩后，将桩机移位至下一根桩位，重复上述步骤，直至全部施工完成后，将桩机撤出施工场地。
有益效果：水泥、偏高岭土、生石灰、聚羧酸、水玻璃以及碳酸钠按照配比添加到土里后，能通过激发水泥自身的水化作用来使土体的强度提高，此外继续加入粗工业废物，粗工业废物提供骨架作用，通过其骨架作用能再次使土体的强度提高。并且，粗粉煤灰、粗水渣等粗料的掺入可以代替部分水泥的用量，使水泥用量减少30％～50％，大大的降低搅拌桩的工程成本。同时，粗料的再利用还有利于环保。
附图说明
图1为搅拌桩桩机喷浆口结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步说明。
针对物理参数如表1所示的下湿土地基进行加固。
表1厦门翔安区滨海大道的海相吹填土基本物理指标
实施例1
采用的加固湿土地基的水泥土搅拌桩材料，包括主料和辅料，主料为包括水泥、偏高岭土、生石灰、聚羧酸减水剂、水玻璃和碳酸钠，辅料包括粗工业废弃物；主料为需加固的湿土质量的10％，辅料为需加固的湿土质量的50％，水泥掺量为主料质量的44.4％，水泥与偏高岭土的质量比为4:1，生石灰为主料质量的43.65％，减水剂为水泥质量的0.4％，水玻璃为水泥质量的0.5％，碳酸钠为水泥质量的1％，辅料包括粒径为0.045～2mm，2～4mm和大于4mm的粗工业废弃物，分别占辅料总质量的67.4％，27.8％和4.8％。
实施例2
采用的加固湿土地基的水泥土搅拌桩材料，包括主料和辅料，主料为包括水泥、偏高岭土、生石灰、聚羧酸减水剂、水玻璃和碳酸钠，辅料包括粗工业废弃物；主料为需加固的湿土质量的20％，辅料为需加固的湿土质量的50％，水泥掺量为主料质量的61.5％，水泥与偏高岭土的质量比为4:1，生石灰为湿土质量的18.40％，聚羧酸减水剂为水泥质量的1.2％，水玻璃为水泥质量的1.5％，碳酸钠为水泥质量的5％，辅料包括粒径为0.045～2mm，2～4mm和大于4mm的粗工业废弃物，分别占辅料总质量的67.4％，27.8％和4.8％。
实施例3
采用的加固湿土地基的水泥土搅拌桩材料，包括主料和辅料，主料为包括水泥、偏高岭土、生石灰、减水剂、水玻璃和碳酸钠，辅料包括粗工业废弃物；主料为需加固的湿土质量的15％，辅料为需加固的湿土质量的40％，水泥掺量为主料质量的50％，水泥与偏高岭土的质量比为4:1，生石灰为主料质量的33.0％，聚羧酸减水剂为水泥质量的6％，水玻璃为水泥质量的1％，碳酸钠为水泥质量的2％，辅料包括粒径为0.045～2mm，2～4mm和大于4mm的粗工业废气物，分别占辅料总质量的67.4％，27.8％和4.8％。
将实施例1-3的加固湿土地基的水泥土搅拌桩材料采用以PVC管为制样工具，采用室内振动法制备该复合桩桩身试样，然后置于标准养护室，温度控制在20±2°范围而湿度变化范围为95±2％，内养护一天后拆模，标准养护至龄期，测其7d、14d及28d的无侧限抗压强度值。
表2抗压强度试验结果(MPa)
从上述三个实施例的数据可以看出：三个实施例中除了实施例1，实施例1中水泥掺量仅为湿土质量的4.44％，强度略小于1MPa，其余两组水泥土的强度均达到了1MPa以上，说明了粗料在水泥土中起到了骨架的作用，能够有效的提高水泥土的强度。另外，三个实例中，水泥的掺入比即占湿土质量分数分别为4.44％、12.3％、7.5％，相较于传统的水泥土而言，在满足的强度的前提下，降低了水泥掺量，有利于节约成本。
本发明由两部分材料构成：一部分是主料，分别为：水泥、偏高岭土、生石灰、聚羧酸减水剂、水玻璃以及碳酸钠；另一部分为辅料，辅料为工业废弃物，具体为粗粉煤灰、粗水渣等。利用主料的水化作用来加固土体；然后加入粗粉煤灰，粗水渣等粗骨料作为辅料，为软土提供颗粒骨架，再次提高强度。利用该复合桩加固土体时，偏高岭土、生石灰、水玻璃、碳酸钠能够激发水泥自身的水化反应，与聚羧酸(用作减水剂)联合使用，能使土体强度提高；粗粉煤灰、粗水渣等工业废弃物，当其掺量在30％以上时可以为吹填淤泥提供颗粒骨架，使其强度再次提高；同时，粗料的掺量应小于50％，否则会影响混合浆液的流动性。其中，碱性工业废弃物可以为了可以在搅拌桩材料中提供骨架作用，掺入量需要在30％以上。
将本发明的加固湿土地基的水泥土搅拌桩材料应用在现场工程中时，应用现有传统水泥搅拌桩的施工工艺，对喷浆口稍加改造，将喷浆口设置在叶片下方，使得粗料能够在喷射时均匀分布，如图1所示，具体的施工工艺以及具体的现场施工方法包括以下步骤：
(1)平整场地，搅拌桩桩机移动指定桩位并对中；
(2)调整导向架垂直度
(3)启动搅拌桩桩机，搅拌土体，控制下沉速度为0.38-0.75m/min，使得搅拌头下沉至底部设计标高；
(4)在搅拌桩桩机预搅下沉时，后台拌制混合浆液：根据起始设计要求，确定合适的水泥掺入量,然后向水泥中添加相应份量的偏高岭土、生石灰、聚羧酸、水玻璃、碳酸钠和粗工业废弃物，然后加入适量水，将它们充分混合搅拌，使其达到均匀状态；
(5)下沉到设计深度后，开启灰浆泵，通过管路将将步骤(4)中的混合浆液送入搅拌桩机中，喷射搅拌浆液。施工过程中控制上提速度为0.3～0.5m/min，喷浆流量为0.05～0.1m3/min，以确保土体与混合浆液能够搅拌均匀以及防止冒浆的情况发生。
(6)重复搅拌下沉2-4次，以及提升，保证搅拌桩的均匀性
(7)施工完成一根桩后，将桩机移位至下一根桩位，重复上述步骤，直至全部施工完成后，将桩机撤出施工场地。
在现场试验过程中，当粗料的掺入量大于50％时，会导致液体的流动性偏差，无法正常输送进搅拌设备，影响施工；只有在粗料掺量小于50％，且其颗粒粒径之间满足一定的比例时，才能保证机械正常施工。

Claims (7)

1.一种加固湿土地基的水泥土搅拌桩材料，其特征在于，包括主料和辅料，所述主料为包括水泥、偏高岭土、生石灰、减水剂、水玻璃和碳酸钠，所述辅料包括粗工业废弃物；
其中，主料为需加固的湿土质量的10％～20％，辅料为需加固的湿土质量的30％～50％，水泥掺量为主料质量的44.4％～61.5％，偏高岭土的质量为水泥的20％～25％，生石灰为主料质量的18.4％～48.6％，减水剂为水泥质量的0.4％～1.2％，水玻璃为水泥质量的0.5％～1.5％，碳酸钠为水泥质量的1％～5％，粗工业废弃物的颗粒粒径大于等于0.045mm。
2.根据权利要求1所述的加固湿土地基的水泥土搅拌桩材料，其特征在于，所述水泥与偏高岭土的质量比为4:1。
3.根据权利要求1所述的加固湿土地基的水泥土搅拌桩材料，其特征在于，所述粗工业废物为碱性材料。
4.根据权利要求1所述的加固湿土地基的水泥土搅拌桩材料，其特征在于，所述粗工业废物为碱性粗粉煤灰、粗水渣、粗矿渣、碱渣中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的加固湿土地基的水泥土搅拌桩材料，其特征在于，所述辅料包括粒径为0.045～2mm，2～4mm和大于4mm的粗工业废弃物，分别占辅料总质量的67.4％，27.8％和4.8％。
6.根据权利要求1所述的加固湿土地基的水泥土搅拌桩材料，其特征在于，所述减水剂为聚羧酸减水剂。
7.一种用如权利要求1所述的加固湿土地基的水泥土搅拌桩材料加固湿土地基的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)平整场地，搅拌桩桩机移动指定桩位并对中；
(2)调整导向架垂直度
(3)启动搅拌桩桩机，搅拌土体，以下沉速度0.38-0.75m/min使得搅拌头下沉至底部设计标高；
(4)在搅拌桩桩机预搅下沉时，后台拌制混合浆液，确定合适的水泥掺入量，然后向水泥中添加相应份量的偏高岭土、生石灰、聚羧酸、水玻璃、碳酸钠和粗工业废弃物，然后加入适量水，将它们充分混合搅拌，使其达到均匀状态；
(5)搅拌桩桩桩机下沉到设计深度后，开启灰浆泵，通过管路将步骤(4)中的混合浆液送入搅拌桩机中，喷射搅拌浆液，施工过程中控制上提速度为0.3～0.5m/min，喷浆流量为0.05～0.1m3/min；重复搅拌下沉2-4次，以及提升，保证搅拌桩的均匀；
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